JPH07503560A - 集積化垂直結合構造を有する光学ポリマー構成素子の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 集積化垂直結合構造を有する光 学ポリマー構成素子の製造方法 本発明は、請求項１の前提部に記載の方法に関し、単一モードまたはマルチモー ドの構成素子の大量生産の場合、殊にオプト・オプテイク的構成素子、モノリス 集積化ファイバ・チップカップリングを有する集積化光学装置において適用され る。

光情報技術、センサ技術およびコンピュータ分野（光データバス）のため集積化 光学成分の使用増加により、光学的接続技術（チップ・ファイバ・カップリング ）および光学的結合技術が、次第に重要視されている。この場合、既に約１００ ０の端末接続を有する小さい私的中継装置は、個々の副スイツチング段の間に数 １０００の光学的接続および結合個所を必要とする。それというのも個々の基板 上に集積される光学的成分の、数および複雑性は光学における極端なアスペクト 比に基づき強く制限されているからである。かかる適用事例においては、光学的 接続および結合技術の実現性および許容性および必要な接続費用が結局光学的中 継システムの達成可能な完成度を定める。

２つの上下に存在する光導波路が定義された長さにわたって接近し、それらの間 に結合が起きてエネルギーを交換することのできる垂直な制御カップラの原則的 機能法は公知である。通常、かかる構成素子は上下に積み重ねられた薄いフィル ム（フィルム導波路）に構成されており、この場合導波路の間に存在する層は、 その光学的厚さにより導波路の結合強さを定める。

それにより、この中間層の均質性はかかる構成素子の機能法にとり臨界的であり 、工業技術的に制御し難い。さらに、従来、異なる高さに存在する導波路に対す る自己調整の光学的接続技術も存在しないし、かかる構成素子の射出成形技術に よる大量生産も可能ではない。

公知の並列テープカップラでは、通常共面の導波路は、数μ璽の横方向距離を有 する結合範囲内で、数１００μｍの結合長さにわたり精密に並列して案内するこ とができる。かかる構造は、射出成形技術的には実現困難である。それというの も導波路のみで構造間に非常に狭いウェブをつくらねばならないからである。

線用（Ｈ，ｌｌｏｓｏｋａｗａ）等（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　Ｐｈｏｔｏｎｉｃ ｓ　Ｒｅ−５ｅａｒｃｈ　Ｃｏｎｆ、（１９９１年））により、プラスチックに おける単一モード導波路用のいわゆるスタンピング技術（“エンボシングまたは 光重合）は公知である。しかし、この技術では導波路結合構造を上下に配置する ことも基板集積化ファイバ案内を同時に製造することも不可能である。

さらに、ネーヤー（Ａ、　Ｎｅｙｅｒ）等（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　Ｐｈｏ−ｔ ｏｎｉｃｓ　Ｒｅ５ｅａｒｃｈ　Ｃｏｎｆ、（１９９２年））により、導波路構 造を１つの基板中に形成し、次にこれを高い屈折率を有する光伝導ポリマーで充 てんすることが公知である。この場合、たんに１つの基板層の片側だけに導波路 をつくることができるにすぎず、導波路構造を上下に配置することは除外されて いる。

さらに、マイクロ構造のめつきによる形成技術および射出成形複製の原理はいわ ゆる“ＬＩＧＡ”技術として公知である。ここで、形成すべき一次構造は通常、 シンクロトロンでプラスチックのＸ線露光によりつくり、これから電気めっきに より射出成形用インサートを製造する。垂直結合素子に必要になるような高所に あるファイバ案内構造および低所にあるファイバ案内構造の交番配置は、ＬＩＧ Ａ技術における当時の技術によれば不可能である。それというのも必要なＸ線露 光では原理的には深部解像は不可能であるからである。

本発明の利点 これに対して、請求項１の特徴部に記載の本発明方法は、集積化垂直結合構造を 有するポリマーの構成素子の大量生産が高い精度で簡単に可能であるという利点 を有する。

この場合、本発明によれば、モノリス集積化ファイバ・チップ・カップリングを 有する集積光学の受動的ならびにオプト・ボブティク活性または音響光学的構成 素子を大量生産可能に製造することができる。

このため、基板および被覆板上にそれぞれ少なくとも１つの光導波路を収容する ための構造およびそれぞれ少なくとも２つのファイバ案内構造ならびにそれぞれ 少なくとも２つの調整構造を、基板ならびに被覆板がファイバ案内構造を有し、 該案内構造に、取付は後に基板ないしは被覆板中に相対して調整構造が所属され ておりかつファイバ案内構造を結合する、基板および被覆板の光導波路構造は少 なくとも１つの範囲内で互いに平行に延びるように製造することが配慮されてい る。

別の有利な構成は、請求項２以降に記載された手段から明らかである。

簡単に、ケイ素の公知の異方性エツチング技術により、基板および被覆板を生じ る１ｌｏ０１方向性ウエーハ中にＶ字形みぞ構造がエツチングされ、その際高精 度の構造が生じ、該構造によりガラスファイバおよび導波路構造のあとでの正確 な相互位置が定義されている。

かかるＶノツチは、ファイバ案内構造および調整構造としてと（に適当である。

それというのも結晶面に対して平行な角度調整は自動的に生じかつＶノツチの開 口径によって、ウェーハ表面上方のファイバコアの高さ位置が正確に生じ、製造 技術的に制御できるからである。

有利に、Ｖノツチはポリマー材料で充填され、生じた平らな表面に引き続きフォ トラッカーまたは他の構造化可能のポリマーで塗装される。こうして生じた被覆 層中へ、あとでの光導波路の寸法を規定するみぞ状の開口が構造化される。

さらに、Ｖノツチは引き続き自体公知のエキシマレーザアブレーション技術によ り再び開き、とくに有利に■ノツチの光導波路側の端部にもう１つの垂直なファ イバ構造ストッパがカットされる。

本発明の別の有利な構成においては、光導波路前駆構造および集積化ファイバ案 内構造ならびに調整構造からなるマスター構造を自体公知の電気めっき法によっ て形成することが配慮されている。

こうして生じたネガ型が、マスター構造の多数の娘複製を製造するために使用さ れる。これは、有利にポリマー材料への射出成形法または射出圧縮成形法によっ て行なわれる。

本発明によれば、あとで光導波路を生じるみぞ状開口は該開口が基板ないしは被 覆板中で相対するそれぞれ２つのファイバ案内構造を結合し、その際基板側の光 導波路用開口は取付は後、被覆板側の光導波路用開口に対し垂直に間隔を有し、 これに対して平行に延びる少なくとも１つの範囲を有するように構造化される共 面に並存する結合アーム（制御結合構成素子の通常の実施形）の代りに、垂直な 結合構造を有する構成素子の構造によって、殊に、異なる材料を、光導波路を生 じる上方および下方の開口中へ充てんすることが可能である。これによって、た とえば他の光学的結合面における特殊なオプト・オブテイク活性材料の望ましく ない減衰損失をさけることができるか、または異なるオプト・オブティク的にス イッチング可能な物質により、異なる波長の制御光線によって上方および下方で （ポリマーの基板およびポリマーの被覆板）で異なるスイッチング効果を達成す ることができる。原則的には、このための制御光は、切換えるべき信号光と同じ 光導波路（ファイバ）内を誘導することもできる有利に、たとえば２×２制御カ ツプラまたは星形カップラ／分路器のような受動的構成素子ならびに２位置光学 的構造を有する光制御の光学的スイッチング素子に対し考慮される、垂直結合構 造を有する種々のポリマー構成素子の大量生産に適する組立方法が提案されてい る。とくに有利なのは、２つの異なる面上の結合構成素子を自己調整式に光学的 に接触させるためのファイバ案内構造をチップ集積化で同時に製造することであ る。

さらに、自己調整式の調整技術は、ファイバを光導波路に受動的に調整するだけ でな（、ポリマーの被覆板および底板（基板）を互いに適合正確に“係合する” 、構成素子の取付けの場合に有利である。光導波路の垂直配置によって、チップ のすべての構成素子の結合距離は、技術的に簡単に制御可能に、挿入されたポリ マーシートの厚さによって調節することができる。

構成素子の下方面および上方面内の種々のコアポリマーの自由組合せ可能性は、 たとえばポリマーの少なくとも１つに、光学的スイッチング関数を得るため、χ Ｔ３１材料をドーピングすることにより、多種多様の適用に利用することができ る。

さらに有利、には、挿入されたポリマーシート自体は、たとえば圧電シート（Ｐ 　Ｖ　Ｄ　Ｆ　−Ｆｏｌｉｅ）における音響光学的効果を、異なる寸法の光導波 路における光の伝搬定数を上方および下方で適合させ、こうして音響的ホノンの 吸収により誘導されるカップラの切換挙動を発揮させるために、スイッチング機 能も惹起することができる。

図　面 本発明の実施例は図面に示され、下記に詳述されている。

第１図はファイバ案内構造用マスター構造の断面図を示し； 第２図は第１図による側面図を示し： 第３図はファイバ案内構造のネガ型を示し；第４図は第３図による側面図を示し ； 第５図は東回および第４図に示したネガ型の１つを用いて製造した、ポリマーの 構成素子からの外観図を示し： 第６図は第５図による側面図を示し； 第７図は完全なポリマーの構成素子の投影平面図を示し： 第８図は第７図からのＡ−Ａ線による断面図を示し第９図は第７図からのＢ−Ｂ 線による断面図を示し第１０図は第７図からのＣ−Ｃ線による断面図を示し； 第１１図は結合構造の細部図を示し： 第１２図はもう１つのポリマーの構成素子の投影平面図を示し； 第１３図は別のポリマーの構成素子の投影平面図を示す。

実施例 第１図および第２図に示したマスター構造は、ポリマーの構成素子１０の集積化 ファイバ・チップ・カップリングを例示的に略示する。実際に、各ポリマーの構 成素子上には多数のファイバ・チップ・カップリングが配置されている。しかし 、ファイバ・チップ・カップリングは、あとで記載する本来の垂直結合構造の重 要な前提条件である。

マスター構造（ここでは基板側から表わす）は、ケイ素基板１２からなり、該基 板中へ、図示されていないガラスファイバを収容するため、■字形断面を有する ファイバ案内構造１４（位置定めみぞ）が異方性にエツチングされる。

自体公知の、ケイ素の異方性エツチング技術により、Ｖ字形のみぞ構造を（１０ ０１方向性ウエーハ中ヘエツチングすることができ、その際これらみぞの深さは 、エツチングマスク中の長方形の開口Ｗの径に依存して＜１００＞方向に対し− て平行に生じる。この場合、成立する傾斜したＴｌ　１１）側面は、結晶の異方 性エツチング特性によって定義される自然のエツチングストップを形成する。か かるＶノツチは、ファイバー内構造１４としてとくに適当である。それというの も角度調整（形成表面に対して平行）は自動的に行なわれ、■ノツチの開口径に より、ウェーハ表面上方のファイバコアの高さδは正確に調節され、製造技術に より制御されるからである。

ファイバコアのあとでの高さには、次の関係式があてはまる： ただしＲ＝ファイバクラッドの直径（代表的１２５μ露）、α＝ウェーハ表面に 対するｒｉ　ｉ　１１面の傾斜角（α＝５４．７３５６°）、Ｗ＝ウェーハ表面 におけるＶノツチの径である。Δｗ＝１μ冒の変化は高さΔδ＝０．７μ翼の変 化を生じる。

ケイ素中にＶノツチをエツチングした後、該ノツチはポリマー材料１６で平坦に される（平らに充てんされる）ので、引き続くフォトラッカーまたは他の構造化 可能のポリマー２０での塗装に対し平らな表面１８が生じる。厚さＳのこの被覆 層２０中へ、６μ票×６μ富の横断面積（＝構造径Ｘ層厚Ｓ）の代表的寸法を有 するみそ形開口２２が構造化され、該開口はあとの先導波路の寸法を規定する（ この例では、ウェーハ表面上方のファイバコアの高さは、光波導体およびガラス ファイバの光軸が互いに整列するようにするためにはδ＝３μ菖でなければなら ない）。

引き続き、ファイバ案内構造１４を、とくにエキシマレーザアブレーション技術 により、部分的に再び開き、その際Ｖノツチの先導波路側端部に垂直なファイバ ストッパ２４がカットされる。この技術は光導波路を開口２２中でＶノツチの傾 斜端面を越えて垂直にカットされたストッパに案内することが可能であるので、 光伝送ファイバ（ガラスファイバ）および光導波路は直接に突合せて互いに結合 することができる。

ファイバに続く光導波路の横方向の調整は、通常のフォトリソグラフィー技術に より十分な精度で達成することができる。

第３図および第４図によれば、光導波路前駆構造（開口２２）および集積化ファ イバ案内構造１４からなるこのマスター構造はケイ素上に慣用のめっき技術によ って形成されるので、たとえばニッケルからなるネガ型２６が生じる。ネガ型２ ６は、ファイバ案内構造１４が形成される範囲２８および開口２２が形成される 範囲３０を有する。射出成形法または射出圧縮成形法により、このネガ型２６を 用いてポリマー材料（たとえばＰＭＭＡまたはポリカーボネート）中ヘマスター 構造の多（の娘複製をつくることができる。

例には、既述したように、ポリマーの基板のファイバ案内構造１４のみが詳述さ れている。しかし、完成したポリマーの構成素子１０は多数のファイバ案内構造 １４およびあとで光導波路を生じる開口２２を有する。さらに、構成素子１０は ポリマーの被覆板３４を有し、該被覆板中に同様にファイバ案内構造１４および 開口２２が配置されている。同様に、ポリマーの基板３２ならびにポリマーの被 覆板３４は調整構造３６を有する。調整構造３６は取付後、正確にファイバ案内 構造１４に相対して配置されている。

調整構造３６は、ファイバ案内構造１４と同じ既述した方法でとくにＶ字形に、 異方性にエツチングされる。

ポリマーの基板３２およびポリマーの被覆板３４に対する、それぞれ完全なマス ター構造が製造される。

レイアウト、つまりファイバ案内構造１４、調整構造３６および開口２２の位置 は、完全なポリマーの構成素子１０のあとでの構成による。

第５図および第６図には完成されたポリマーの構成素子１０のファイバ・チップ ・カップリング３８が完全に図示されている。

カップリング３８は、基板３２に配置されたファイバ案内構造１４ならびに開口 ２２中に充てんされた光導波路４０からなる。ファイバ案内構造１４には、被覆 板３４中の調整構造３６が所属されている。被覆板３４と基板３２の間には、光 バツフアシート４２が設けられている。被覆板３４を載せた場合に生じる切欠４ ４中に、ガラスファイバ（図示せず）が存在し、ファイバ案内構造１４が基板３ ２に配置された光導波路４０の光軸を有して、調整構造３６よりも深く構成され ていることによって、その光軸と整列している。構造１４および３６の深さ構成 およびバッファシート４２の強さの詳細については下記に触れる。

第７図には、２Ｘ２方向カツプラとして構成された構成素子１０が、投影平面図 で示されている。

ポリマーの基板３２および被覆板３４（ここでは図示せず）は、それ自体ファイ バ案内構造１４（ｖノツチ）、調整構造３６および光導波路前駆構造（開口２２ ）を有するので、重ねて取付けた場合には垂直な結合構造４５が生成し、該構造 は光導波路４０．４６の重なり範囲内で、その中間にある、適当な光学的性質の ポリマーシート（バッファシート４２）の厚さだけ分離している。

第７図には、光導波路４０はポリマーの基板３２中（下方）に存在する。所属す るファイバ案内構造１４（ｖノツチ）は、平面図で若干法（、それ故深くに存在 するガラスファイバ軸は所属する光導波路の光軸と整列するに到る。バッファシ ート４２は基板３２の光導波路４０の上方に存在する。この場合、光導波路４６ （本来ポリマーの被覆板３４の裏側に存在する）は、取付けられた構成素子１０ 中に、例示されているような位置にある。基板３２中の狭いＶノツチは、被覆板 ３４中のファイバ案内構造１４中で保持すべきガラスファイバの調整構造３６を 形成し、それと同時に被覆板３４および基板３２の相互の調整に使用される。

結合距離（バッファシート４２のシートの厚さ）およびかかる受動的方向カップ ラの有効結合長さＬｅｆｆ　（カップラの詳細なレイアウトに依存する）は、た とえば下方にある光波導路４０からの光が完全に上方にある光波導路４６中へ届 くか否かまたは確定された割合で双方の光波導路４０，４６の間に分配されるか 否かを定める。

構成素子１０の正確な構造は、第８図〜第１０図に示された、Ａ−Ａ、Ｂ−Ｂ、 Ｃ−Ｃ線の断面図につき説明する。

第８図は、ガラスファイバ５０の挿入された、ファイバ案内構造１４および調整 構造３６の範囲の断面図を示す。

ガラスファイバ５０の代表的数値は、ファイバクラッドの直径Ｒ＝１２５μｍお よびガラスファイバコア５２の直径（Ｆｅｌｄ　ｄｕｒｃｔｖｅｓｓｅｒ）　ｒ 　＝　９　Ｂ　ｍである。ガラスファイバ５０は横方向にパターンピッチａ（代 表的には２５０μｍ）に配置されており、この場合ガラスファイバ５０は基板３ ２ないしは被覆板３４中のそれぞれガラスファイバにより接触される光導波路４ ０゜４６の光軸に対し正確に適合している。これは、光導波路４０．４６の想定 された深さＳにおいてｄ＋２（Ｓ／２）＝ｄ＋ｓの垂直転位を前提とする（ｄは バッファシート４２の厚さにより定まる、基板３２と被覆板３４の間の距離であ る）。ポリマーの案内構造（ファイバ案内構造１４ないしは調整構造３６）の深 さｔ、およびｔ２は、この場合それぞれケイ素中にエツチングされたＶノツチの 深さ＋マスター構造上のポリマーの被覆層（フォトラッカー）（該層中に開口２ ２が構造化されている）の厚さＳから生じる（光導波路４０．４６の深さに一致 する）。マスター構造をめっきにより形成し、射出成形した後、第７図のポリマ ー構造中ではもちろんもとのＳｉ表面１８とポリマー被覆層２０との識別はもは や不可能であり、そのため明瞭にするためにそれぞれ水平の点線の補助線が記入 されている。

ケイ素マスター構造中へエツチングすべき、相対するポリマー板上のファイバ案 内構造１４のＶノツチの径Ｗ１およびそれぞれＶ字形の調整構造３６の径Ｗ２は 、この例では容易に計算できる： 上記例において、Ｗｌ＝１４８．８μｍ（δ１＝３μ富に対して）およびＷ２　 ＝　１２６．２μｉ（δ２　＝ｄ＋３／２ｓ＝１９μｌに対して）となる。

第９図および第１０図には、第７図の制御結合構成素子１０の断面図が示されて おり、この場合第９図はファイバ結合個所の直接後方の断面（Ｂ−Ｂ）を示し、 そのつどその光軸と整列する、交互に基板ないしは被覆板に存在する光波導路の ガラスファイバの突合せ結合を表わす。

第１０図には、光波導路４０，４６が正確に上下に存在しかつ結合距離がたんに バッファシート４２の厚さｄによって定められている結合範囲４５の中心の断面 （Ｃ−Ｃ）が示されている。ここでは光導波路４０．４６相互の正確な調整が重 要であり、該調整は被覆板３４および基板３２中のＶ字形案内（ファイバ案内構 造１４および調整構造３６）および該案内中に挿入されたガラスファイバ５０に よって行なわれる。それというのもＶ字形構造はそのつど２つの定義された、円 形ガラスファイバ５０への接触点をとることができる（遊びなし）からである。

案内は、フォトリソグラフィー製造によって横方向にサブミクロン精度で十分正 確に位置定め可能である。構成素子１０を取付ける場合には、ガラスファイバ５ ０をそのファイバ案内構造１４中へ挿入し、次いで架橋可能なプレポリマー（コ アポリマー）を基板３２の光伝送みぞ（開口２２）中へ充てんし、（それにより 光導波路４０が生じる）、バッファシート４２を載せ、同様にプレポリマーで充 てんした被覆板３４を上方から押しつける。はみ出したプレポリマーはこの取付 技術によって押除かれ、架橋後に平らな結合を配慮する。プレポリマーの粘度に 依存して、場合によりプレポリマーの薄い平らな残存層厚を、バッファシートの シート厚を定める際に一緒に計算に入れなければならない。

簡単な評価は、結合距離Ｋ（光導波路中心間で計算）はΔに２＝　（ｄ＋ｓ）　 ２＋Δｙ２で変化することを示す。

上記例からのデータを用いて、ΔＶ＝４μ冨の光導波路の横方向の誤差調整から （および放射対称の光場を想定して）、結合距離の変化Δに＝０．５μ虱が生じ る簡単な取付けのためには、ポリマーシート４２を光導波路４０．４６の光導波 路末端にまで無条件に適合正確に案内する必要はない。導波路コアおよび基板／ シートの屈折率の差異が非常に僅かであるため、導波路端部における出口開口角 は非常にに小さい（単一モードファイバの端部と同様）。プレポリマーは屈折率 液体のように場をガラスファイバ端面にまで案内するので、本来の光導波路４０ ．４６は、許容可能な小さい結合損失においてガラスファイバ末端の前方既に約 ２０〜５０μｌの距離に終ることができる。それによりこの大きさの、光導波路 方向におけるシート寸法の許容誤差が許される。

第１１図には、結合範囲４５が断面図で詳細に示さすべき光導波路長に依存して 一方で単一モードの光誘導が可能であり、他方で放射対称の場分布をガラスファ イバ５０にできるだけ良好に接近させて、高い結合効果を得るように寸法定めす べきである。このためには、開口２２内の光伝送ポリマー（導波路コア）の屈折 率は、基板３２、被覆板３４およびバッファシート４２の屈折率よりも僅かに高 （なければならない。λ＝１３００ｎｍの単一モード構成素子の代表的断面寸法 は、屈折率差ｎ　：１ｙ　基板＝　０．００３の場合６μｌＸ６μ冨である。第 １１図により、光導波路４０．４６のフランクは、射出成形における容易な離型 を可能にするために、有利には角度７０°≦ｒ≦９０°だけ勾配を有していても よい（台形の断面）。光バツフアシート４２の最適の厚さは、その屈折率に強く 依存する。想定された屈折率（上記例における基板の屈折率類似）に対しては、 厚さはたとえば１０μ翼であってもよい（制御結合構造の最適設計は、個々の場 合に場の分布および結合距離に適合させねばならない）。

第１２図には、１×８出力分割器の例で、別のポリマーの構成素子１０が投影平 面図で示されている。この構成素子は、入口１〜８および出力１〜８および出口 １〜８を有し、これらはそれぞれ光導波路４０．４６によって互いに結合されて いる。

第７図におけるように、光導波路４０およびファイバ案内構造１４を有する基板 ３２の平面図が示されている。その上方にはバッファシート４２が存在しかつ被 覆板３４内にある光導波路４６の想定位置が記入されている。さらに、簡単な図 示のために、各結合範囲４５の入口および出口における個々のＳ字形光導波路の 湾曲はたんに概略的に、それぞれ斜めの結合によって表わされている。出口１〜 ８への１つの入口（たとえば入口Ｎｏ、　５　）の最適信号分割を得るために、 たとえば交番する先導波路４０．４６が上方面および下方面（基板３２、被覆板 ３４）から互いに結合することのできる状態が示されている。図示の例において 、信号出力（損失を無視した場合）は出口１，２，７．８において入口出力の１ ／１６であり、出口３．４．５゜６においては入口出力の３／１６である。

第１３図には光制御の光スィッチを示すもう１つの実施例が示されている。たと えば、ここではスイッチング機能を光バイパススイッチにつき記載し、中継機能 のためのスイッチングマトリックスに到るまでスイッチング方式を類似に拡張す ることが可能である。

原則的製造のためおよび組立のためには、既に他の例につき行なった説明を引用 する。

標準状態では、入口１からフォトダイオード（ＰＤ）へ入射する信号光は出口１ に導かれ、局所的伝送レーザ光（ＬＤ）は入口３を経て出口３に導かれる（入口 ４はふさがれていない）。このため、２つの光バスでそれぞれ１つの制御カップ ラ４５は“バー（ｂａｒ）”状態で働く、つまり光は下方の光導波路４０から下 方の光導波路４６中へは過結合しない。これは、上方の光導波路４６における伝 播定数（β）を、上方の光導波路４６における光誘導屈折率変化で意図的離調（ Δβ）によって達成される。このためにこの光導波路はたとえば、付加的に入射 する制御光信号によりその屈折率が僅か低下する非線型光学χ１３′ポリマーを 含有することができる。制御光信号が切断されると、屈折率低下が消失し、制御 カップラ４５はそのつど“クロス（ｃｒｏｓｓ）”状態に切換えられる、つまり 入口信号光は出口３に達し、送信レーザーの光はふさがれてない出口２に入る（ 　５ｅｎｋｅ）。このスイッチング機能はたとえば関与ステーションの故障（停 電）の場合に有意であり、この場合にはこのステーションは、制御光線が再び投 入されるまでバイパスされる。制御光は局所的に受光ステーション中でつ（る（ たとえば直接に光学的ポリマーチップに結合したＳＬＤによって）かまたはイン ハウス・ネットのファイバを介して利用することができる（光“リモート”スイ ッチ）。

χ３３′非直線性は非常に小さくかつ受入れられない高い制御光出力を必要とす るが、いわゆるシス／トランス非直線性（分子構造の変化）は、既にｚ１ｒＬワ ット以下の光出力で、しかしたいてい開閉速度を犠牲にして、十分に強い屈折率 変化を生じる。たとえば“メチルレッド誘導体”はプレポリマー（たとえば光学 エポキシド）に溶解し、こうして光導波路みぞ（開口２２）中ヘコア材料として 充てんし、架橋することができる。ここでは波長領域６００〜７００ｎｍの“赤 ”色光でスイッチングされる。制御光源には、（１３００ｎｍないしは１５５０ ｎｍの高価な送信レーザ用の光源以外）廉価な広帯域の赤色レーザダイオードを 使用するかまたはむしろ簡単なスーパールミネセンスダイオード（ＳＬＤ）を使 用することができ、この場合には十分な光出力（数ｍ　Ｗ　）のみを光導波路４ ６人力結合することができる。光導波路４６はたとえば１５５０ｎｍに対して単 一モードに寸法法めされているので、同じ光導波路４６は６００〜７００ｎｍの 波長に対しマルチモードであり、これが制御光光源からの光入力結合を著しく簡 単にする。同時にバッファシート４２の厚さにわたるエバネッセント波場は著し く急速に消滅するので、実際に制御光は下方にある情報チャンネル（光導波路４ ０）中へ過結合せず、長波光はフリップフロップ状態によりクロス状態またはバ ー状態のカップラを通過することができる。

上記スイッチング機能は、制御カップラ４５の設計によりかつ所望のシステム適 用を類似に、制御カップラ４５の“クロス”から“バー”へ（または逆）の切換 えが制御光源を接続することによって行なわれる（公知のχ′３）材料の所属す るスイッチング速度はスイッチオン過程においては高い）ように適用することも できる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．光学的ポリマー構成素子が光導波路を収容するための範囲が、とくにＶ字形 位置定めみぞとして構成された、光導波路に結合すべき光伝送ファイバを収容す るためのファイバ案内構造を有し、ポリマー構成素子がポリマーの基板およびポ リマーの被覆板からなる、集積化垂直結合構造を存する光学的ポリマー構成素子 の製造方法において、基板（３２）および被覆板（３４）上に、それぞれ少なく とも１つの、光導波路（４０；４６）を収容するための構造（２２）およびそれ ぞれ少なくとも２つのファイバ案内構造（１４）ならびにそれぞれ少なくとも２ つの調整構造（３６）を、基板（３２）ならびに被覆板（３４）がファイバ案内 構造（１４）を有し、該案内構造に、取付け後に基板（３２）ないしは被覆板（ ３４）中に相対して調整機構（３６）が所属されておりかつファイバ案内構造（ １４）を結合する、基板（３２）および被覆板（３４）の光導波路構造（２２） は少なくとも１つの範囲（４５）内で互いに平行に延びて、それぞれの光導波路 内の光場が互いに結合しうるように製造することを特徴とする集積化垂直結合構 造を有する光学的ポリマー構成素子の製造方法。 ２．それぞれ１つのケイ素基板（１２）上に、光導波路（４０）を収容するため の基板（３２）および被覆板（３４）用のマスター構造およびファイバ案内構造 （１４）ならびに調整構造（３６）も製造し、これらのマスター構造を電気めっ きで形成し、ネガ型（２６）を、マスター構造と同じ娘構造をたとえば射出成形 法、または射出圧縮法でポリマープラスチック中に製造するために使用すること を特徴とする請求項１記載の方法。 ３．ファイバ案内構造（１４）および調整構造（３６）を、ケイ素基板または他 の結晶中に自体公知の異方性にエッチングし、このエッチングされたＶ字形構造 をポリマー材料（１６）で充てんして、平らな表面（１８）を生成し、平らな表 面（１８）をフォトラッカーまたは他の構造化可能のポリマー（２０）で塗布し 、ポリマーの塗膜（２０）中へ、あとで光導波路（４０）を生じるみぞ形の開口 （２２）を構造化し、ファイバ案内構造（１４）および調整構造をとくにレーザ アブレーションによりあけることを特徴とする請求項１または２記載の方法。 ４．ファイバ案内構造（１４）および調整構造（３６）を、構造の軸方向に対し て垂直に延びる、ストッパーを形成する面（２４）を、構造のあとの光導波路側 端部が生じるようにあけることを特徴とする請求項１から３までのいずれか１項 記載の方法。 ５．あとで光導波路（４０）を生じるみぞ状の開口（２２）を、該開口がそれぞ れ２つの、基板（３２）または被覆板（３４）中で相対するファイバ案内構造（ １４）を結合し、その除該開口が、基板側の光導波路（４０）用開口が取付け後 、垂直に間隔を有して被覆根側の光導波路（４６）の開口に対して平行に延びる 少なくとも１つの範囲（４５）を有することを特徴とする請求項１から４までの いずれか１項記載の方法。 ６．ファイバ案内構造（１４）を、挿入された光伝送ファイバ（５０）の光軸が 開口中に充てんされた光導波路（４０：４６）の光軸と整列するように基板（３ ２）ないしは被覆板（３４）中へエッチングすることを特徴とする請求項１から ５までのいずれか１項記載の方法。 ７．調整構造（３６）を、ファイバ案内構造（１４）がエッチングされる深さだ け浅くエッチングすることを特徴とする請求項１から６までのいずれか１項記載 の方法。 ８．平行に案内された光導波路（４０：４６）の垂直な結合距離を、基板（３２ ）と被覆板（３６）の間に挿入された光学的バッファシート（４２）によって定 めることを特徴とする請求項１から７までのいずれか１項記載の方法。 ９．基板（３２）中および被覆板（３６）中に配置された光導波路（４０：４６ ）間の結合度を、平行に案内された範囲（４５）の長さおよびバッファシート（ ４２）の光学的厚さによって調節することを特徴とする請求項１から８までのい ずれか１項記載の方法。 １０．結合度を、光導波路（４０：４６）を生じる光伝送ポリマー、基板（３２ ）、被覆板（３４）およびバッファシート（４２）の屈折率により調節すること を特徴とする請求項１から９までのいずれか１項記載の方法。 １１．基板（３２）および／または被覆板（３４）上で、多数のファイバ案内構 造（１４）および調整構造（３６）、ならびにファイバ案内構造（１４）を結合 する、あとで光導波路（４０：４６）を形成するみぞ状の開口（２２）を設け、 その際基板（３２）の開口（２２）は、該開口が取付け後被覆板（３４）の少な くとも１つの開口（２２）の少なくとも１つの範囲と垂直に距離を有して平行に 延びる、そのつど少なくとも１つの範囲を有しおよび／または被覆板（３４）の 開口（２２）は、該開口が取付け後基板（３２）の少なくとも１つの開口（２２ ）の少なくとも１つの範囲と垂直に距離を有して平行に延びる、そのつど少なく とも１つの範囲を有することを特徴とする請求項１から１０までのいずれか１項 記載の方法。 １２．基板（３２）および被覆板（３４）の開口（２２）中へ、異なる熱光学的 、非直線性光学的または音響光学的性質を有する異なる光誘導ポリマーを充てん することを特徴とする請求項１から１１までのいずれか１項記載の方法。 １３．基板（３２）と被覆板（３４）の間に、外方へ通じる、電極を有するバッ ファシート（４２）を挿入し、電極が少なくとも１つの垂直な結合個所（４５） の傍に存在することを特徴とする請求項１から１２までのいずれか１項記載の方 法。 １４．電極を介してスイッチング機能を、たとえば熱光学的効果によるかまたは 音波により圧電シート材料中に刺激し、インタデジタル構造の電極を介して、結 合範囲（４５）内に存在する光導波路（４０：４６）に対して実行することを特 徴とする請求項１３記載の方法。 １５．請求項１ないし１４の基礎になるいずれかの方法により製造したことを特 徴とする垂直な結合構造を有する光学的ポリマー構成素子。